В качестве основного фотоматериала для изготовления промежуточных и эталонных фотошаблонов используются специальные фотопластинки. Требования, предъявляемые к этим фотопластинкам, определяются минимальными размерами элементов, которые необходимо воспроизводимо получать на этих фотопластинках, техническими характеристиками применяемого оборудования, оптикой и последующим технологическим процессом перепечатки изображений.
Для фотопластинок, применяемых с целью получения фотошаблонов с минимальными элементами структуры до 1 мкм при мультипликации на фотоповторителях без автоматической подфокусировки, эти требования: разрешающая способность фотослоя должна быть не менее 1500 - 2000 лин/мм, величина размытости края при переходе от черного к белому полю - не более 0,1 - 0,2 мкм. Установки могут работать как на эмульсионных фотопластинках, так и на фоторезисте. Экспонирование фоторезистивной заготовки фотошаблона позволяет получить более высокую точность координат границ элементов топологии, что объясняется отсутствием размытости края рисунка у фоторезиста в отличие от фотоэмульсии, где размытость края может составлять от долей до единиц микрона.
Генераторы изображений. Процессы вырезания оригинала фотошаблона на координатографах и последующего его отсъема на редукционной фотокамере могут быть заменены одним процессом, а именно последовательной фотопечатью элементов фотошаблона на фотопластину. Таким образом осуществляется фотонабор микроизображений. Для выполнения этого процесса созданы установки, называемые генераторами изображений или микрофотонаборными установками.
Известны два принципиально различных метода генерации микроизображений.
Один из них — метод сканирования, когда сфокусированный луч света сканирует поверхность фотопластины путем последовательного прохода строк (аналогично развертке изображения в телевизоре). При этом луч света, управляемый вычислительным устройством, появляется и исчезает в соответствии с заданной программой. Развертка осуществляется в одних машинах за счет перемещений стола, в других — за счет отклонения луча системой зеркал, приводимых в движение специальным механизмом. Система зеркал обеспечивает более высокую производительность, но меньшую точность по сравнению с системой перемещения стола.
В методе сканирования управление лучом света осуществляется без остановки стола или зеркально-механической системы развертки, что требует очень коротких экспозиций при высокой плотности энергии светового потока, достижимых лишь для импульсных источников света, например ксеноновой лампы-вспышки, лазера. В связи с этим сканирующие системы требуют применения достаточно высокочувствительных фотопластин и трудно реализуемы для экспонирования фоторезиста, требующего в десятки раз больших экспозиций (H = Eτ).
Сканирующие генераторы изображений. Схематически устройство этого генератора представлено на рис. 8.10.
В качестве источника света используется газовый лазер 1. Луч света 2, пройдя систему поворачивающихся призм, не показанных на рисунке, направляется в оптический
модулятор 3. В оптическом модуляторе луч света ослабляется в зависимости от величины электрического сигнала вплоть до полного поглощения. Таким образом, модулятор играет роль безынерционного затвора. Далее луч света проходит высокоразрешающий объектив 4 и поступает на вращающееся зеркало 5, представляющее собой 10-гранную призму, развертывающую луч света вдоль строки по оси х. Отраженный от вращающегося зеркала луч снова проходит объектив и фокусируется в плоскости фотопластины 6, перемещающейся равномерно по направлению у. При соответствующей модуляции луча, осуществляемой ЭВМ, можно получать за один проход пластины промежуточный фотошаблон заданной конфигурации.
Рис. 8.10. Схема генератора изображений 1 - газовый лазер; 2 - луч лазера;
3 - модулятор света; 4 - объектив; 5 - вращающаяся 10-гранная призма;
6 - стеклянная фотопластинка.
Другой метод генерации микроизображений – метод фотонабора - заключается в разделении всей топологической структуры фотошаблона на элементарные прямоугольники разной величины, с различным отношением сторон и необходимой ориентацией их по углу. Затем эти прямоугольники последовательно впечатываются в необходимые места фотопластины, позиционируемой с высокой точностью с помощью координатного стола.
Метод фотонабора, позволяет использовать как импульсные лампы-вспышки, так и источник света непрерывного горения, электромеханический затвор и координатный стол, снабженный механизмами точных перемещений и остановок в заданных положениях. Метод фотонабора позволяет получить наиболее высокую производительность за счет исключения необходимости сканировать «свободные» участки поля, не содержащие изображений, и за счет рациональной разбивки топологической структуры, сводя к минимуму число экспозиций для набора всей структуры. При этом метод фотонабора при соответствующей конструкции координатного стола и системы управления обеспечивает также достаточно высокую точность.
Микрофотонаборные установки. Генераторы изображений, работающие методом фотонабора, являются наиболее распространенными. Схема генератора приведена на рис. 8.11. Установка предназначена для изготовления промежуточных фотошаблонов, увеличенных в 10 крат по сравнению с окончательным размером.
Последовательность работы на установке заключается в записи координат точек пересечений линий, ограничивающих элементы рисунка топологии. Далее эта информация вводится в ЭВМ, которая обрабатывает эти данные, разлагая рисунок топологии на элементарные прямоугольники и оптимизируя эту разбивку по минимальному числу возможных экспозиций с учетом допустимых погрешностей топологии. Промежуточный фотошаблон получается последовательным экспонированием прямоугольных элементов на соответствующих участках фотопластинки. По команде, вводимой в установку, координатный стол вместе с фотопластинкой устанавливается в такое положение, что центр экспонируемого элемента совпадает с оптической осью проектора. По этой же команде специальным механизмом — наборной диафрагмой, имеющей две пары взаимно перпендикулярных шторок, расстояние между которыми устанавливается автоматически, выбирается нужный размер проецируемого элемента (может также выполняться и поворот). После этого выполняется экспонирование.
Разработка больших и сверхбольших ИМС на основе САПР позволяет в качестве исходной информации использовать функциональную схему устройства, на базе которой образуются электрическая и топологическая схемы. Информация о топологии, рассчитанная в ЭВМ, вводится непосредственно в генератор изображения.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.